表面分析技术

2024-06-24

表面分析技术（精选十篇）

表面分析技术篇1

1 SMT表面贴装技术概述及特点

SMT全称“Surface Mount.Technology”, 即表面贴装技术, 简单来说就是将SMC (贴片元器件) 贴到PCB (印刷电路板) 上的一种新型电子产品装配技术, 具体的就是利用工具在SMB板的焊盘上涂上粘接剂或是焊膏印, 然后再将SMC的引脚贴于焊盘上, 最后采取波峰焊或是回流焊等方式进行焊接, 从而使机械与电气相互连接, 其示意图如图1。表面贴装技术是一项系统化的工程, 其涵盖了多种学科和技术, 如表面安装元器件技术、SMT设备技术、SMT基板制造技术、SMT组装设计技术、SMT工艺制造技术、SMT组件测试技术等等。相比于传统的THT (通孔技术) , SMT最大的不同之处在于元器件, THT使用的是长引脚元器件, 元器件置于PCB的组装方式为插入焊盘孔内;而SMT所使用的是无引线或是短引线元器件, 元器件置于PCB的组装方式为贴装在其表面。另二者的焊接方式也存在差异, SMT采取的是回流焊接法;THT采取的是焊料熔化焊接法。

SMT表面贴装技术的特点主要表现在以下方面:

1.1组装密度高、体积小

相比于通孔元器件, 贴片元器件的体积大大减小, 重量也只有通孔元器件的10%左右。据分析, 使用SMT之后, 电子产品的体积可缩小40%-60%, 重量也可减轻60%-80%。

1.2可靠性强

因贴片元器件体积小、重量轻, 中上其焊点缺陷率低, 所以SMT具强可靠性, 且抗震能力也有所提高。

1.3良好的高频特性

SMT所使用的是无引线或是短引线元器件, 有效减小了寄生电感及寄生电容存在的可能性, 从而使电路高频特性得以提高, 减少了电磁和频射所带来的干扰。

1.4成本低

因SMC体积减小, PCB的使用面积则会减小, 电子产品的体积自然也会大大减小, 这在很大程度上降低了电子产品的生产成本;PCB的钻孔数量少, 产品的维修成本也会下降;另因具良好的频率特性, 有效降低了电路调试成本。据分析, 使用SMT之后, 电子产品的生产成本将下降30%-50%, 大大节省了材料、能源及人力等方面的消耗。第五, 有效实现自动化生产, SMT生产线上可利用自动贴片机来实现自动化生产, 提高生产效率。

2 SMT表面贴装技术工艺应用实践

2.1 SMT表面贴装技术的组装类型及流程

SMT表面贴装技术涉及各专业及学科技术, 除了其本身设备的相关技术如SMC的封装与制造、电路基板、电路布局、贴装工艺流程设计、贴装材料选择、涂敷、焊接等技术之外, 还包括清洗、检测、维修及维护等方面技术。SMT组装类型的分类主要是根据元器件及组装方式进行划分的, 包括全表面组装、单面混合组装和双面混合组装。

全表面组装是指PCB单面或双面所使用元器件均为贴片式元器件的组装方式。此组装方式具工艺简单、组装元器件体积小、重量轻等特征, 且其组装密度较高。其工艺流程如下:

PCB投板——锡膏印刷——印刷检查——贴片——贴片检查——回流焊接——焊接后检查

单面混合组装是指PCB单面所使用元器件为贴片元器件与通孔元器件的混合的组装方式。此组装方式的工艺相对复杂, 但因有部分元器件为通孔封装式, 有时也需要使用通孔元器件, 所以单面混合组装类型也比较适用。其工艺流程如下:

PCB投板——锡膏印刷——印刷检查——贴片——贴片检查——回流焊接——焊接后检查——插件安装——插件检查——波峰焊接——冷却——清洗——焊接后检查

双面混合组装包括两种情况:一种是PCB的一面都利用插装法进行通孔元器件的安装, 另一面则都利用表面贴装法进行贴片元器件的安装;另一种是PCB双面所使用的元器件既有贴片元器件也有通孔元器件, 贴片元器件的焊接位置与元器件同面, 通孔元器件的焊接位置在元器件背面。此组装方式要求操作者具较高的工艺水平, 且焊接无法一次性完成, 在安装另一面元器件时需将之前已贴好或是插装好的元器件进行加固之后才能进行。其工艺流程如下:

PCB投板——锡膏印刷——印刷检查——贴片——贴片检查——回流焊接——焊接后检查——插件安装——插件检查——加固——波峰焊接——冷却——清洗——焊接后检查

SMT表面贴装技术的三种不同组装类型各具优势, 工艺流程的复杂程度也各不相同, 在实际工作当中, 操作者可根据电子产品的具体装配要求来选择适当的组装方式。

2.2 SMT表面贴装技术的应用实践

以某产品的PCB丝印为例。此产品PCB所使用元器件既有贴片元器件也有通孔元器件。利用SMT技术的一般工艺流程为:PCB质量检查——PCB预烘——丝印锡焊膏——丝印质量检查——贴装元件——贴装质量检查——回流焊接——焊接质量检查。其中最为关键的环节有丝印、贴装元件和回流焊接, 本文重点讨论此三个关键环节的工艺过程。

2.2.1丝印

本产品利用SMT技术时进行丝印时所使用的是德国AUTODESK公司推出的BS1400型丝印机, 此设备视觉对位系统精度高、编程软件灵活且刮刀为金属质地, 可实现产品的批量生产。丝印过程包括搅拌焊膏和丝印锡焊膏两个步骤。其中搅拌焊膏主要目的是使焊膏更均匀并控制焊膏的粘度。焊膏的粘度会对印刷性能产生很大影响, 若粘度过大, 焊膏难以通过模板开孔, 导致印刷细条不完整;若粘度过小, 则容易出现流淌和塌边的情况, 导致印刷分辨率降低、线条不平整。焊膏的保存环境要求温度保持在0-5℃, 在此环境下, 焊膏中的各成分会自然分离。为此, 在使用时应将焊膏取出后置于常温20min, 使其自然升温, 然后再利用玻璃棒进行搅拌, 搅拌时间为10-20min;同时焊膏的使用对于环境也有要求, 其理想环境要求温度保持在20-25℃, 湿度保持在40%-60%之间。

丝印锡焊膏是利用丝印机将搅拌好的锡焊膏以漏印的方式置于于PCB焊盘上, 以准备焊接元器件。丝印锡焊膏是SMT生产线的始端。在进行印刷时, 对刮刀进行加压就可使刮刀以一定速度进行推移, 从而使锡焊膏从丝印网板上的各个窗口漏印至PCB的焊盘上。在本产品的丝印过程中所使用的网板为激光切割式且经电镀成形, 厚度0.15mm, 具较高的焊接质量, 焊接效果饱满且不会出现桥接现象。

2.2.2贴装元件

贴装元件是指利用贴片机将SMC安装到PCB的固定位置。在进行印制板的生产之前, 都需利用贴片机对其进行编程, 程序的编制需根据元器件封装形式的不同以及送料器位置的不同进行编写, 程序编写完成之后, 利用该印刷板进行元器件的贴装时也必须依照程序而来, 因此程序的编制必须准确无误, 以免因程序编制错误而导致印制板无法使用, 在进行元件的贴装时也务必要对首板进行检验。

在对印制板进行程序编写时应遵循先结构简单后结构复杂的顺序, 即先编写阻容类元件程序后编写芯片类元件程序, 每个程序编写完成后须进行封装, 每个元件程序编辑完毕之后系统会自动跳入下一元件的编辑。要注意的是, 若元件存在方向性, 则要依照图纸的相关注明按正确的方向进行放置。另在焊接芯片类元器件之前, 必须对引脚进行仔细检查, 看其是否平整、完好。编程结束之后便可开始实施贴片生产, 此过程由贴片机依照已编制好的程序进行自动化生产。

2.2.3回流焊接

元器件贴片完成需进行检查, 经检查无错误、反向或误贴等情况之后将印制板置于回流焊炉传送带上, 实施最后一个步骤——回流焊接。对于回流焊接来说, 最为关键的便是对温度的控制。回流焊接包括预热、保温、回流、冷却四步。预热是指加热PCB, 使其温度由室温上升至150-170℃, 从而快速进入保温段。保温的目的主要是使元器件能保持一个相对稳定的温度, 以减小各元器件之间的温差, 从而平衡电路板的温度, 保温区温度一般控制在180℃左右。在回流区进行加热时, 加热器的温度设置不得超过245℃, 使各元器件温度能快速上升并达到最高值。

加热完成之后, 利用传送带将PCB板运出炉膛, 将其置于室温环境下自然冷却。在加热的过程当中, 焊膏所含铅锡粉末已被融化且得到充分湿润, 此时焊膏已可连接于PCB板表面, 经自然冷却, PCB板便会现出明亮且有良好外形的焊点。在进行回流焊接时, 焊接质量受环境湿度的影响较大, 若环境湿度高于75%, 零件的引脚和金属上则易出现白色腐蚀物, 因此在实际操作的过程当中, 要注意将环境湿度控制在40%-60%, 以保证焊接质量。

2.2.4防静电要求

静电会导致芯片失效, 从而使生产出来的产品调试失败, 影响产品生产的成功率。为避免这种情况, 在实际的生产过程当中还应注意采取有效的防静电措施。首先要保持生产环境的防静电条件, 如操作间使用防静电地板、防静电工作台;其次相关工作人员需着防静电装备;再次在进行检验及返修时需保持工作台面的清洁, 工作人员需戴防静电手环, 并利用防静电镊子或是真空吸笔取料, 以免因用手直接接触元器件而出现静电;最后还应对相关设施进行定期防静电测试。

3 SMT表面贴装技术的发展趋势

随着科学技术的不断进步, SMT将会获得更好的发展, 其在未来的发展趋势将会朝精细化、小型化道路前进, 主要表现在以下方面:

(1) SMC/SMD体积将会更小, 产量会不断扩大, 现1005、0603型等表面贴装式电阻及电容已实现商品化。

(2) 集成电路将实现SMT化并朝小型化方向发展, 现脚间距为0.3mm的IC业已进入市场, 并朝BGA方向发展。

(3) 焊接技术将会更成熟。1994年, 就已有焊接设备厂家制造出利用惰性气体实现波峰焊、回流焊的相关设备, 同时出现了免清洗工艺, 在未来的发展当中, 免清洗工艺将会被大范围推广, 利用惰性气体进行焊接的工艺也会被广泛使用。

(4) 贴片设备及测试设备将会更加灵活、高效。现利用SMT技术的贴片速度为5500片/h左右, 智能化及具高柔性贴片系统的使用大大降低了制造商的生产成品, 提高了其生产效率和精度, 同时满足了其贴片功能多样化的需求。

4结语

相比于传统的THT, SMT具强可靠性、体积小、组装密度高、性能好等优势, 基于这些优势, 现SMT已成为电子产品及电子设备的主要装配技术, 广泛应用于电子产品的生产制造领域。虽然SMT在实际的使用过程当中也存在部分问题, 但是其所发挥的正面作用要更强, 因此应大力提倡SMT技术的使用, 同时不断深入研究, 以完善SMT各工艺流程, 使SMT能发挥其应有的作用, 真正实现电子产品生产的自动化、集成化、装配模块化及工艺制程清洁化, 引领电子行业走向可持续发展道路。

摘要：随着科学技术的发展, 现SMT表面贴装技术已成为微小型电子产品制造所使用的主流装配工艺技术, 并越来越受到人们的关注。文章简单阐述了SMT表面贴装技术的基本概念及特点, 分析了表面贴装技术工艺的应用实践, 并展望了SMT表面贴装技术的发展趋势。

关键词：SMT,表面贴装技术,回流焊接

参考文献

[1]张辉.SMT表面贴装技术工艺应用探讨[J].轻工科技, 2015 (03) :99-100.

[2]李婷婷, 吴楠.SMT表面贴装技术工艺应用与探讨[J].企业文化 (下旬刊) , 2013 (01) :85-86.

[3]赵卫, 王炜煜.表面贴装技术SMT工艺的广泛应用及前景[J].硅谷, 2010 (19) :23.

[4]蒋玉想.表面贴装技术在电子工艺实习中的实践[J].黑龙江科技信息, 2014 (16) :133.

表面技术篇2

黄亚博

(河南科技大学材料科学与工程学院, 河南洛阳, 471000）

摘要：随着我国航天技术快速发展和对先进海洋工程装备的需求日益强烈，关键部件材料的表面性能要求越来越高。然而，单从提高材料自身性能的角度来满足对高性能的要求几乎是不可能的。涂层技术是表面工程技术中提高材料表面性能的一种重要方法，它能够在不破坏材料自身性能的前提下，对材料表面性能进行强化，使材料或部件表面具备耐磨、耐蚀、抗氧化、耐热、绝缘、密封和隔热等性能中的一种或几种。因此，涂层技术已成为实现航天、海洋工程装备材料最终性能的重要手段。本文对航天、海洋工程装备中涉及到的材料表面改性技术、应用和发展进行了综述。最后，展望了涂层技术将来的研究方向。关键词：关键部件；涂层；表面性能前言

腐蚀与防护，一直是航空领域中倍受关注的课题。据工业发达国家统计，每年因腐蚀所造成的经济损失占国民生产总值的2%~4%；我国每年因腐蚀造成的直接经济损失达200 亿元[ 1 ]；美国空军1992年用于腐蚀的维修费用高达7.18 亿美元。采用各种表面防护技术能够有效地控制腐蚀现象的发生和扩展，减轻腐蚀造成的损失。表面技术是表面处理、表面涂层及表面改性的总称。表面技术是应用物理、化学和机械加工来改变材料表面的形态、化学成分、组织结构等使材料本身具有某些特殊性能[ 2 ]。表面涂层是改变表面性能的一种重要手段，将涂料一次施涂所得到的固态连续膜，是为了防护，绝缘，装饰等目的，涂布于金属，织物，塑料等基体上的塑料薄层。涂料可以为气态、液态、固态，通常根据需要喷涂的基质决定涂料的种类和状态。涂层在材料或工件上所占质量及体积比例虽然很小，但对其提高材料性能、延长零件工作性能的作用却十分显著[ 3 ]。涂层技术的意义

国外文献报道，有75％以上的航空发动机零件加有金属或陶瓷涂层以改进其性能和可靠性[ 4 ]。在当代先进应用技术如微电子、光学、航空航天领域中的作用也非常重要。同时大多数涂层往往工作环境恶劣，承受着各种复杂的载荷，因此如何延长涂层的工作寿命、高相关性能始终是涂层制备工艺具有挑战性的课题。随着科技发展,人们发现，仅仅通过提高材料表面的耐磨耐蚀性，也能大大提高材料的使用寿命，从而就有了涂层技术的应用和发展。涂层技术概念的提出与发展应用, 对工业科技发展具有了重大的影响和推动意义[ 5 ]：

(1)涂层技术不仅可以保证产品的质量，还能够满足不同服役条件下产品的外观。能够提高产品的使用寿命、可靠性和市场竞争力。

(2)涂层技术是一种节约成本、减少消耗的手段。采用有效涂层保护手段，至少可减少腐蚀损失15%，减少磨损损失33%左右[ 6 ]。

(3)涂层技术在制备新型材料方面具有特殊的优势。通过表面原位合成技术，能在低成本基础上在工件表面制备出性能优良的新型合金材料涂层，很好满足了工业、航空航天工业对高性能零部件表面的需求[ 7]。涂层技术的分类及应用

依据涂层的主要功用不同，涂层可分为封严涂层、耐磨涂层、抗腐蚀涂层、抗氧化涂层、热障涂层、钛合金阻燃涂层等几种类型[ 8]。3.1 封严涂层

封严涂层一般涂层于转子轴、鼓简、轴承、转动叶片叶尖、压气机和涡轮各级之间的封严装置表面[ 9 ]，以控制间隙、减少泄露损失。封严涂层可分为两类，一类是可磨耗涂层，另一类是主动磨削涂层。3.1.1 可磨耗涂层

可磨耗涂层，即为喷涂在与转动件相配合的静子环带上的允许磨耗的软涂层，要求具有良好的润滑性、执冲蚀性、热稳定性。涂层材料一般利用Al，Cr，Ni等金属或合金、金属间合物的良好抗氧化性和热绝缘性材料作耐高温基体，辅以石墨、氮化硼、硅藻土等磨损性好的材料作润滑剂。3.1.2 主动磨削涂层

主动磨削涂层是喷涂在高速旋转的转子封严算齿(如涡轮叶片的叶冠算齿)上的硬度较高的涂层，它磨削与其对应的密封环上的可磨耗涂层，但本身尽量不受磨损。因此除了硬度高外，还要具有与基体结合强度高、隔热性能好的特性。3.2 耐磨涂层

磨损是航空然气祸轮发动机比较常见且危害较大的故障，按其形式可分为磨粒磨损、冲蚀磨损和微动磨损等几种类型[ 10 ]。磨粒磨损主要发生在转子轴及其轴承等承受较大机械负荷有相对运动的部件，通常靠改善润滑来降低磨损程度;而冲蚀磨损和微动磨损常发生在没有润滑或不能润滑的机件，应用耐磨涂层可有效减轻磨损。按其主要功能不同，耐磨涂层又可分为耐冲蚀磨损涂层和耐微动磨损涂层[ 11 ]。3.2.1 耐冲蚀磨损涂层

冲蚀磨损主要发生在气流通道，是含有固体粒子的气流高速冲刷叶片造成的。大气中含有各种粉尘，对于经常执行低空飞行任务的直升机，冲蚀磨损是其涡轴发动机压气机失效的主要形式[ 12 ]。涡轮叶片、涡轮机匣也会发生冲蚀磨损。冲蚀磨损使叶型受到破坏，致使发动机功率下降，并且冲蚀点还会成为疲劳源，造成叶片裂纹甚至断裂，导致危害性故降发生。在受冲击的机件表面喷涂高密度、高硬度的合金或金属间化合物材料涂层，可增加机件表面的硬度，增强耐冲蚀性能。3.2.2 耐微动磨损涂层

微动磨损产生在有一定正压作用、工作中有徽小位移往复运动，两个接触表面，也称振动磨损[ 13 ]。互相配合或互相接触的两个机件，在振动或交互应力的作用下都可能发生微动磨损。由于航空始气润轮发动机要求重轻，采用柔性结构多，加之温度变化大，并大量使用铝、镁、钛合金和镍基合金，微动磨损尤为严重[ 14 ]。压气机叶片的减振凸台阻尼面和涡轮叶片叶冠阻尼面等是微动磨损多发部位。微动磨损的主要危害是所造成的表面损伤不断发展，会加快诸如疲劳磨损等其他形式的故障产生，导致机件失效。根据微动磨损部位不同的工作条件和材料，喷涂各种耐微动磨损涂层，可有效降低微动磨损程度，延长机件的使用寿命。3.3 抗氧化防腐蚀涂层

抗氧化防腐蚀涂层的主要作用是防止高温、高压、高速和高腐蚀性的燃气对发动机热部件金属表面的冲蚀作用，从而减少金属部件产生氧化、热腐蚀、合金元素贫化和热疲劳等破坏。已经应用的抗氧化防腐蚀涂层，主要有铝化合物(如NiAl、CoAl或FeAl)涂层MCrAlY(M=Ni，Fe或Co等)合金涂层以及高温陶瓷涂层[ 15 ]。目前正在研究的增加抗氧化防热腐蚀性能的方法有：①采用既有扩散铝化物又有包覆MCrAlY的化学改性工艺；②添加增加抗氧化防热腐蚀性能和提高与基体结合力的有关元素，如Hf、Ta和Re等。3.4 热障涂层

热障涂层对气路的热量有良好的隔断作用，而且还具有明显改善部件抗热疲劳和抗氧化性。普遍应用于涡轮叶片、导向叶片、燃烧室和加力燃烧室简体。一般以多层结构形式与底层组合使用，底层起抗氧化和与基体粘接的作用，表层是隔热层。热障涂层工艺目前主要采用等离子喷涂、溅射沉积和电子束物理气相沉积。典型的一种热障涂层是在抗氧化MCrAIY底层上施加Y203稳定化的Zr02隔热涂层形成的复合涂层。美国某实验室研究表明，该热障涂层的隔热效果可达189 ℃，这将为更有效地提高航空发动机的效率和使用寿命展示了良好的前景[ 16 ]。

3.5 高温耐磨涂层

航空发动机是在高负荷和不同振动频率下工作的，而且还受到高温、高压、高速、强腐蚀和带有碎片气流产生的强烈冲刷，产生各种形式的磨损。磨损一度成为发动机零件损坏的主要原因。采用耐磨涂层保护后，报废率大大降低，可见，合理地选用耐磨涂层，改善发动机零件的耐磨性能是十分重要的。目前应用的高温耐磨涂层主要有WC涂层、Cr3C2涂层、TiC涂层、Ni-Cr-B-Si合金涂层、镍包铝涂层和氧化物涂层(如Al2O3、ZrO2、Cr203和TiO2等)以及各种复合涂层[ 17 ]。一般采用等离子喷涂、爆炸喷涂和超音速喷涂等工艺制取涂层。总之，高温涂层已经成为现代航空涡轮发动机制造中不可缺少的材料。在不断发展新型更耐热的合金材料和更有效的冷却技术的同时，大力发展高温防护涂层是更有实效的新技术。目前人们正对具有梯度成分和多层结构的新型高温涂层进行大量的研究工作，这样的涂层可以在更高的温度和较陡的温度梯度下工作，获得较好的隔热效果和抗剥落能力。3.6 钛合金阻燃涂层

由于钦合金具有密度小、耐热性及抗腐蚀性好、机械强度较高等优点，先进的航空燃气涡轮发动机已普遍采用钛合金作为压气机机匣、转子盘、转子叶片、静子叶片和风扇叶片等部件的材料，以减轻发动机的重量,提高推重比。但普通钛合金对持续然烧敏感，在高温、高压或剧烈冲击下易起火燃烧，严重危害着飞行安全。用其它材料代替杖合金。如采用合金钢压气机静子机匣、用镍合金做高压压气机的转子材料，虽有效解决钛合金燃烧问题，但是却不同程度地增加了发动机重量,降低了发动机性能。目前还没有更好的材料完全取代钛合金在航空燃气涡轮发动机上的应用，在今后相当长的时间内钛合金仍然是不可或缺的航空材料。为了保证钛合金的使用安全性，国外的航空材料学家一直致力于钛合金阻燃烧涂层的研究，并取得了一定的研究成果。钛合金阻染涂层目前主要用于钛合金材料制成的压气机转子叶片和机匣内环[ 18 ]。应用于转子叶片的阻燃涂层要具有较高的硬度、良好的抗腐蚀性和抗热蠕变疲劳性能，且涂层表面应有很高的光沽度，以减少对气流的叶片附面层阻力。用于机匣内环的涂层，应同时具有封严涂层的功能，以提高压气机效率。钛合金阻燃涂层一般采用PVD法,CVD法以及常规的电被方法。钛合金机匣的阻燃涂层一般用VPS法和爆炸喷涂等热喷涂工艺制备[ 19 ]。涂层技术的发展方向

工业科技的发展促进了涂层技术的发展，同时，涂层技术的发展也必须适应工业科技的发展。现代涂层技术要在未来的工业中体现出巨大的作用，必须从以下方面做出深入研究和改进:

(1)深化涂层理论的改善和测量仪器的研究从微观的角度分析摩擦磨损的机理，研究涂层在摩擦学在工业中的应用。研究在线监测技术，实时监控进行在线监测，形成相关严密的覆层失效评估体系。

(2)研究开发新型涂层材料。涂层材料是制备优良涂层的物质基础，不断开发优良的耐磨耐腐蚀以及不同环境需求的优质涂层材料是保证表面工程强大生命力的基础，开发在表面工程技术加工过程中自形成新材料的功能涂层能够更加显示出表面工程的优越性。

(3)开发多功能涂层。随着工业的发展，许多行业需要特殊涂层,如防滑涂层、隐身涂层、吸热涂层、隔热涂层、导电涂层、催化涂层等，采用激光、高能电子束、离子束等现代先进表面技术的联合应用，制备特殊结构，特殊要求的功能涂层，具有很好的发展前景。

(4)实现涂层工程的清洁生产。表面工程基本来说是属于节能环保型工程，但某些技术任然存在污染问题，比如涂装、电镀热处理等。研究从设计、制造到运行全过程的无污染的、节约型的、再生的涂层技术工程，也是涂层技术工程一个基本发展趋势。

参考文献

表面分析技术篇3

摘要：文章介绍了锦屏二级电站—乐山变500 kV线路工程中对混凝土表面鱼鳞斑的施工技术控制方法，首先对原因进行了分析，然后对骨料、用水量、振捣方法等技术控制方法进行了论述，使混凝土表面鱼鳞斑得到较大的控制。

关键词：混凝土；鱼鳞斑；分析；控制

中图分类号：TU755文献标识码：A文章编号：1006-8937（2011）22-0156-02

为了贯彻落实国家西部大开发和西电东送的能源战略，利用雅砻江丰富的水利资源，开发建设锦屏一级（360万kW）、锦屏二级（480万kW）、官地（240万kW）三个梯级水电站。为了能将三个水电站的电能送出，需建设多条500 kV送电线路。本工程为锦屏二级水电站～乐山变电站500 kV双回路线路。

本工程要求创建国家电网公司优质工程，争创国家电网公司输变电工程项目管理流动红旗和国家优质工程。

本工程砼浇筑截面较大，对混凝土外观和耐久性均有较高要求，根据一般经验，混凝土表面如存在较大面积的鱼鳞斑，会严重影响其美观和耐久性；个别较为严重的还需要进行复杂的后期缺陷修补，需要增加投资，影响质量工艺美观。

1造成大面积鱼鳞斑的原因分析

要因确定统计分析如表1、图1所示，可得到以下结论。

①未根据骨料含水率及时调整砼用水量。

②骨料级配不合理，砂率小。

③振捣方式不当三项原因所占比例为82.76％，是造成砼表面鱼鳞斑较多面积较大的主要原因。

2砼骨料级配不合理，砂率小问题控制技术

在满足砼强度前提下，确定不同的砼配合比参数，配合比的选取过程中，按照正交方法排列配合比设计中的有关因素，并进行优劣对比，确定最优方案。

在砼配合比设计基础上，通过室内试验，选取骨料级配连续、和易性好的配合比方案。试验发现：水灰比越小砼强度越高；掺合料量越小强度越高；骨料级配对砼强度影响不大。因此，在保证砼强度的基础上可以调整砼骨料的级配，使得砼拌合物和易性、流动性良好。按照上述原则当砼施工配合比如表2所示。

3未根据骨料含水率变化及时调整砼用水量，坍落

度超标问题控制技术

对每班骨料含水率的抽检次数作出调整，由原来的每班1次，增加为每班4次，并将抽检结果通知拌和楼及时调整砼拌和用水量；对每车砼的坍落度进行抽检。

骨料含水率检测次数加大后，坍落度控制水平有显著提高，不合格率大幅下降，结果如图2所示。

4振捣方式不当问题控制技术

选一个基础，进行振捣试验，试验由同一名熟练振捣工实施，振捣采用“先初振，再复振”的工艺，选用几种不同的振捣参数，做振捣试验。

选取不同的振捣时间及振捣间隔时间，观察分析砼泌水离析情况，拆模后统计鱼鳞斑面积率，各方案及效果见表3。实验发现，当采用初振时间15～25 s，间隔15～20 min，再复振10～15 s方案时，骨料泌水少，无骨料分离现象，拆模后鱼鳞斑面积率最低为0.2％。

采用方案二后，振捣密实，无过振漏振现象，骨料未出现分离及离析现象，砼表面鱼鳞斑面积率符合要求。

5结语

有效的减少混凝土表面鱼鳞斑缺陷，避免了大规模地后期修补工作，缩短了工期，提高经济效益。

为工程砼外观质量控制，做好了前期的工作准备，可有效提高了施工质量工艺，保证其功能正常发挥。

采取施工技术控制后，对180个单元进行鱼鳞斑检查，结果如表4所示。

此结果远小于三峡工程砼缺陷面积率为0.5％。

参考文献：

表面分析技术篇4

一直以来, 带罩天线的电磁辐射特性分析受到了人们的广泛关注。1964年Tricoles用射线追踪法 (Ray Tracing, RT) 法分析带罩天线的方向图和视轴误差[1], 这种方法误差较大, 只有在高频段才适用。20世纪70年代Paris[2]应用计算机辅助分析方法通过口径积分-表面积分 (Aperture Integration-Surface Integration, AI-SI) 法[3]对带罩天线进行了分析, AI-SI法采用天线口径积分的方法计算天线罩内各点的天线辐射场, 计算量较大。RT法计算效率较高, 而AI-SI法则以计算精度见长。如何在提高带罩天线辐射方向图计算效率的同时又能提高其计算精度, 成为天线工作者的研究方向。本文对AI-SI法进行改进, 提高了带罩天线辐射方向图的计算效率和精度。

1AI-SI法分析带罩天线电磁辐射特性

本文分析带罩天线辐射特性基于以下假设[4]:

(1) 天线罩电尺寸较大, 长度不小于5个波长;

(2) 天线为导体板, 其辐射贡献主要来自天线表面电流并忽略雷达舱散射;

(3) 罩曲率半径远大于波长, 采用局部平板近似等效的方法考察罩壁影响, 忽略表面波影响;

(4) 天线入射波看作局部平面波, 罩内表面各点, 局部平面波传播方向为其坡印亭矢量方向;

(5) 忽略天线与天线罩之间多次反射的影响和天线散射波在罩壁上多次散射所产生的闪烁瓣。

带罩天线辐射特性AI-SI法分析过程[5]如下:

(1) 采用口径积分法计算天线辐射近场得到天线罩内表面电磁场, 照射到天线罩内表面的电磁波近似为平面波, 其传播方向由入射电磁波的坡印亭矢量确定;

(2) 采用传输线模拟求传输矩阵的方法计算多层介质平板结构的复传输系数, 确定罩外表面传输场切向分量进而计算罩外表面等效电磁流;

(3) 沿罩表面对罩外电磁流作表面积分计算带罩天线远区辐射场, 得到带罩天线辐射方向图。

设天线口径电磁流密度分别为J和M, 天线上源点到场点的距离矢量为R, 均匀无耗、各向同性媒质的介电常数和导磁率分别为ε, μ, 介质中波数为k, 天线辐射波角频率为ω, 空气中的光速为c。则天线在此媒质中的辐射场[6]表达式可以表示如下:

$\begin{array}{l} E (r) = \frac{- j ω μ}{4 π} \int_{S} J Φ d S + \frac{1}{4 π j ω μ} \nabla \nabla \cdot \int_{S} J Φ d S - \\ \frac{1}{4 π} \nabla \times \int_{S} Μ Φ d S (1) \\ Η (r) = \frac{- j ω ε}{4 π} \int_{S} Μ Φ d S + \frac{1}{4 π j ω μ} \nabla \nabla \cdot \int_{S} Μ Φ d S - \\ \frac{1}{4 π} \nabla \times \int_{S} J Φ d S (2) \end{array}$

式中:E (r) 和H (r) 为场点处电场强度和磁场强度; $R = | R | ‚ Φ = \frac{e^{- j k R}}{R}$ 。

图1所示的天线-罩系统中, 设天线口径S1上任意一点为r1, 天线罩内表面S2上任意一点为r2, 天线罩外表面S3上任意一点为r3, 远区场点为rF。若S1上只有电流密度分布J (r1) , S1上任意点r1到S2上任意点r2的距离矢量 $R = r_{2} - r_{1} ‚ e_{R} = \frac{R}{R}$ 。则S2上任意一点r2的电磁场可由式 (1) 和式 (2) 进一步化简为:

$\begin{array}{l} E (r_{2}) = \frac{- j c k μ}{4 π} \int_{S_{1}} {J (r_{1}) [1 - \frac{j}{k R} - \frac{1}{(k R)^{2}}] - \\ (J (r_{1}) \cdot e_{R}) e_{R} [1 - \frac{3 j}{k R} - \frac{3}{(k R)^{2}}]} \frac{e^{- j k R}}{R} d S (3) \\ Η (r_{2}) = \frac{- j c k ε}{4 π} \int_{S_{1}} [- \sqrt{\frac{ε}{μ}} (J (r_{1}) \times e_{R}) (1 - \frac{j}{k R})] \cdot \\ \frac{e^{- j k R}}{R} d S (4) \end{array}$

罩外表面S3上对应点r3的切向电磁场可表示为:

$\begin{array}{l} E (r_{3}) = [(b \cdot E (r_{2})) b] Τ_{⊥} + [(t \cdot E (r_{2})) t] Τ_{/ /} (5) \\ Η (r_{3}) = [(b \cdot Η (r_{2})) b] Τ_{/ /} + [(t \cdot Η (r_{2})) t] Τ_{⊥} (6) \end{array}$

式中:T⊥和T//分别为罩壁的垂直极化和平行极化传输系数, 可由传输线模拟求传输矩阵的计算公式[4]得到。设n为S3的外法向矢量, 则b, t可表示为:

$\begin{array}{l} b = n \times p, t = n \times b (7) \\ p = \frac{Re [E (r_{2}) \times Η (r_{2})^{*}]}{| Re [E (r_{2}) \times Η (r_{2})^{*}] |} (8) \end{array}$

根据罩壁外表面切向电、磁场E (r3) 和H (r3) 可得到计算辐射方向图的罩壁的等效口径面的电磁流密度:

$J (r_{3}) = n \times Η (r_{3}) ‚ Μ (r_{3}) = E (r_{3}) \times n (9)$

沿天线罩表面对式 (9) 的等效电磁流密度运用式 (3) 和 (4) 作矢量积分, 即可求得远区辐射场。设罩外表面一点至远区场点的距离矢量为R=r-r3, 因为R≫λ, 所以 $\frac{1}{R^{2}}$ 项和 $\frac{1}{R^{3}}$ 项相对于 $\frac{1}{R}$ 在式 (3) 中都可以被忽略, 进行化简可得到:

$\begin{array}{l} E (r_{F}) = \frac{- j c k μ}{4 π} \int_{S_{3}} {J (r_{3}) - (J (r_{3}) \cdot e_{r}) e_{R} + \\ \sqrt{ε / μ} (Μ (r_{3}) \times e_{R}} e^{- j k R} / R d S (10) \end{array}$

该曲面表面积分可以离散为数值求和:

$\begin{array}{l} E (r_{F}) = \frac{- j c k μ}{4 π} \sum_{n = 1}^{Ν} {J (r_{3}) - [J (r_{3}) \cdot e_{R_{n}}] e_{R_{n}} + \\ \sqrt{\frac{ε}{μ}} [Μ (r_{3}) \times e_{R_{n}}]} \frac{e^{- j k | r_{F} - r_{3} |}}{| r_{F} - r_{3} |} d S (11) \end{array}$

式中:J (r3) 和M (r3) 为罩面电流密度和磁流密度;N为罩表面积分区域的剖分单元数;rF和r3分别是场点和源点;k, ε, μ分别为自由空间波数、介电常数和磁导率;ω为电磁波角频率;j为虚数单位; $e_{R_{n}} = \frac{r_{F} - r_{3}}{| r_{F} - r_{3} |}$ 。

2AI-SI法的改进

带罩天线辐射问题中, 天线罩的作用使得罩面的等效电磁流密度都是非均匀幅度、非均匀相位分布[7], 此时要求单元剖分尺寸不得超过λ/3 (λ为空气中电磁波波长) , 而面元的增加将使积分的次数和每次积分的计算时间同比上升。为解决计算效率和精度问题, 在剖分单元Δn内选择参考点ron, 并用矢量rd=r3-ron表示该单元内的任一点。由于|rF-r3|≫D2/λ (D为剖分单元线度) 并将剖分单元上的电磁流密度用传播方向为in的非均匀电磁波表示, 即剖分单元上电磁场为均匀幅度、线性相位分布, 则式 (11) 可表示为:

$\begin{array}{l} E (r_{F}) = \frac{- j c k μ}{4 π} \sum_{n = 1}^{Ν} {J (r_{o n}) - [J (r_{o n}) \cdot s_{n}] s_{n} + \\ \sqrt{\frac{ε}{μ}} [Μ (r_{S}) \times s_{n}] G_{n} d S (12) \\ G_{n} = \int_{Δ_{n}} e^{- j k r_{d} \cdot (r_{F} - r_{3})} d S (13) \end{array}$

式中: $R_{n} = | R_{n} | = | r_{F} - r_{o n} | ‚ s_{n} = \frac{R_{n}}{R_{n}} ‚ G_{n}$ 可以采用Gordon公式[8]计算。设剖分单元为M边形, 顶点为a1, a2, …, aM, aM+1=a1, Δam=am+1-am, m=1, 2, …, M, nn为剖分单元外法线单位矢量, w=in-sn-[ (in-sn) ·nn]nn, w=|w|, in=Re[E (ror) ×H (ron) ]/|Re[E (ron) ×H (ron) *]|, w*=w×nn, 则:

$\begin{array}{l} G_{n} = \frac{- j}{k w^{2}} \sum_{m = 1}^{Μ} Τ_{m} (14) \\ Τ_{m} = (w \cdot Δ a_{m}) \frac{\sin (\frac{k}{2} w \cdot Δ a_{m})}{\frac{k}{2} w \cdot Δ a_{m}} \cdot \\ \exp [\frac{- j k}{2} w \cdot (a_{m} + a_{m + 1})] (15) \end{array}$

3仿真结果

为考察算法的有效性和效果, 编程计算了带罩天线的辐射方向图。天线采用直径为10λ的圆口径天线, 口径分布为具有4个-30 dB等旁瓣圆泰勒分布[9], 线极化, 工作频率为10 GHz。天线罩采用较常见的正切卵形罩[10], 罩长和罩底部直径均为20λ, 天线转动中心距离罩顶为20λ, 距离天线口径面为2.5λ。见图2～图5。

图2～图5给出了罩面不同剖分尺寸下圆口径天线通过相对介电常数1.0、厚度0.3λ的透明空气罩时AI-SI法和改进算法的辐射方向图。图中显示:改进算法和AI-SI法计算的带罩天线辐射方向图均收敛于无罩天线辐射方向图;剖分尺寸为2.0λ和1.0λ情况下, 带罩天线辐射方向图的计算精度改进算法显著高于AI-SI法;改进算法在剖分尺寸2.0λ时即可得到较好的收敛效果, 而AI-SI法则要剖分尺寸在0.5λ时才可得到较好的收敛效果, 改进算法计算带罩天线辐射方向图的时间只有AI-SI法的11.4%, 计算效率显著提高。

4结语

研究了带罩天线辐射特性分析的口径积分-表面积分法, 引入Gordon公式将剖分单元上的均匀相位修正为更贴近实际的线性相位对口径积分-表面积分法进行了改进, 计算了带罩天线辐射方向图。通过具体算例验证了改进算法的有效性, 仿真结果表明:改进算法与口径积分-表面积分法相比, 计算效率和精度显著提高。

参考文献

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[3]张强, 曹伟.机载超宽带天线罩物理光学分析方法[J].电子与信息学报, 2006, 28 (1) :100-102.

[4]万国宾.带罩天线与有限阵列结构的研究[D].西安:西安交通大学, 2000.

[5]周卫来.宽带天线罩与雷达吸波结构的优化技术研究[D].西安:西北工业大学, 2007.

[6]刘克诚, 宋学诚.天线原理[M].长沙:国防科技大学出版社, 1989.

[7]万国宾, 张红霞, 万伟, 等.带罩天线散射计算的子平面波技术[J].电波科学学报, 2008, 23 (3) :417-421.

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[9]束咸荣, 何炳发, 高铁.相控阵雷达天线[M].北京:国防工业出版社, 2007.

SMT表面组装技术报告篇5

实训报告

指导老师：梁颖、朱静姓名：张强班级： 212361 学号： 121802

航空电子工程系

2014年5月

一、实训目的

二、实训内容

三、焊膏印刷

四、贴片

五、焊接

六、检测（缺陷分析）

七、返修

八、总结

九、附录（工艺文件）

一、实训目的

1．通过SMT实训，熟悉常用电子元器件的识别、检测； 2．对SMT生产工艺流程的一个认识；

3．学会应用SMT设备来完成这周实训的内容； 4．掌握重要设备的使用方法，培养工作能力； 5．学会处理实训中可能遇到的问题以及缺陷的分析。

二、实训内容

表面组装技术（SMT）是由混合集成电路技术发展而来的新一代电子装联技术，以采用元器件表面贴装技术和回流焊接技术为特点，成为电子产品制造中新一代的组装技术。SMT生产线主要设备有：印刷机、贴片机（上表面电子元件）、回流焊、插件、波峰炉、测试包装。SMT的广泛应用，促进了电子产品的小型化、多功能化，为大批量生产、低缺陷率生产提供了条件。本周实训使用流水灯练习板来进行一些设备的熟悉，下面是一个回流焊技术生产产品的一般工艺流程图：

三、焊膏印刷

随着表面贴装技术的快速发展，在其生产过程中，焊膏印刷对于整个生产过程的影响和作用越来越受到生产工艺师和工艺工程师们的重视，焊膏印刷技术是采用已经制好的网板，用一定的方法使丝网和印刷机直接接触，并使焊膏在网板上均匀流动，由掩模图形注入网孔。当丝网拖开印制板时，焊膏就以掩模图形的形状从网孔脱落到印制板相应的焊盘图形上，从而完成了焊膏在印制板上的印刷，如图所示。完成这个印刷过程而采用的设备就是丝网印刷机。焊膏印刷是SMT生产过程中最关键的工序之一，印刷质量的好坏将直接影响SMD组装的质量和效率，据统计60%-70%的焊接缺陷都是由不良的焊膏印刷结果所造成，因而要提高焊膏印刷质量，尽可能将印刷缺陷降低到最低，要实现高质量的重复印刷，焊膏的特性、网板的制作、印刷工艺参数的设置都十分关键。

手工印刷

焊膏印刷完成

四、贴片

贴片就是将SMC/SMD等表面贴装元器件从其包装结构中取出，然后贴放到PCB的指定焊盘位置上。当然，所贴放的焊盘位置需是已涂覆了锡膏，或虽未涂覆锡膏，但在元器件所覆盖的PCB上已涂覆了贴片胶。贴放后，元器件依靠锡膏或贴片胶的黏附力黏在指定的焊盘位置上。

早期，由于片式元器件尺寸相对较大，人们用镊子等简单的工具就可以实现上述动作，至今仍有少数小规模工厂采用或部分采用人工放置元件的方法。但为了满足大批生产的需要，特别是随着无源元件像微型化，有源器件向多引脚、细间距方向的不断发展，元器件类型越来越多，尺寸或引脚间距越来越小，因此贴片工作已经越来越依赖于高精度的贴片机设备来实现。贴片机的定位精度、贴片速度及可贴装的元器件种类已经成为衡量贴片机性能的三项重要指标。

手工贴片机

贴片完成

五、焊接

再流焊又称“回流焊”，是伴随微型化电子产品的出现而发展起来的焊接技术，主要用于各类表面组装元器件的焊接。它提供一种加热环境，使预先分配到印制板焊盘上的膏状软钎焊料重新熔化，从而让表面贴装的元器件和PCB焊盘通过焊锡膏合金可靠地结合在一起。再流焊操作方法简单，效率高，质量和一致性好，节省焊料，是一种适用于自动化生产的电子产品装配技术，目前已经成为SMT的电路板组装技术的主流。

再流焊使用的焊料是焊锡膏。预先在电路板的焊盘上涂上适量和适当形式的焊锡膏，再把SMT元器件贴放到相应的位置；焊锡膏具有一定的黏性，使元器件固定；然后让贴装好元器件的电路板进入再流焊设备实施再流焊，通过外部热源加热，使焊料熔化而再次流动浸润，将元器件焊接到印制板上。

回流焊机

回流焊接完成

六、检测（缺陷分析）

PCB组件是现代电子产品中相当重要的一个组成部分，PCB的布线和设计随着电子产品向快速、小型化、轻量化方向迈进的步伐。随着SMT的发展和SMA组装密度的提高，以及电路图形的细线化，SMD的细间距化，器件引脚的不可视化等特征的增强，PCB组件的可靠性和高质量将直接关系到该电子产品是否具有高可靠性和高质量，为此，采用先进的SMT检测技术对PCB组件进行检测，可以将有关问题消除在萌芽状态。

自动光学检测 AOI

缺陷分析：

1．桥连

又称桥接，指元件端头之间、元器件相邻的焊点之间以及焊点与邻近的导线、过孔等电气上不该连接的部位被焊锡连接在一起。桥连经常出现在细间距元器件引脚间或间距较小的片式组件间，桥连的产生会严重影响产品的性能。

桥连．立碑

立碑是指两个焊端的表面组装元件，经过再流焊后其中一个端头离开焊盘表面，整个元件呈斜立或直立，如石碑状，又称吊桥、曼哈顿现象。如图所示，该矩形片式组件的一端焊接在焊盘上，而另一端则翘立。

立碑

3．锡珠

锡珠是再流焊中经常碰到的焊接缺陷，多发生在焊接过程中的急速加热过程中；或预热区温度过低，突然进入焊接区，也容易产生锡珠。

锡珠

4．元件偏移

元件偏移的情况如图所示，观察缺陷的发生时间，可分为两种情况加以分析： ① 再流焊接前元件偏移。先观察焊接前基板上组装元件位置是否偏移，如果有这种情况，可检查一下焊膏粘接力是否合乎要求。如果不是焊膏的原因，再检查贴装机贴装精度、位置是否发生了偏移。贴装机贴装精度不够或位置发生了偏移、焊膏粘接力不够，导致元件偏移。

② 再流焊接时元件偏移。虽然焊料的润湿性良好，有足够的自调整效果，但最终发生了元件的偏移，这时要考虑再流焊炉内传送带上是否有振动等影响，对再流焊炉进行检验。如不是这个原因，则可从元件曼哈顿不良因素加以考虑，是否是两侧焊区的一侧焊料熔融快，由熔融时的表面张力发生了元件的错位。

元件偏移

七、返修

SMA的返修，通常是为了去除失去功能、引线损坏或排列错误的元器件，重新更换新的元器件。或者说，就是使不合格的电路组件恢复与特定要求相一致的合格的电路组件。为了满足电子设备更小、更轻和更便宜的要求，对返修工艺的要求也在提高。

对于上述回流焊接的缺陷，我们进行了返修，主要过程分为：拆焊—器件整形-PCB焊盘清理-贴放器件-焊盘焊接。最后，我们完成了整个SMT生产的一个流程，并成功实现了本周实训LED流水灯印制板图。

八、总结

经过一周的SMT的实训，我还是了解了不少，且感触颇深。刚开始的时候，想想觉得理论学起来还觉得轻松，但实际操作觉得对于SMT是真的不怎么了解，且认为它是一种新型技术。在实训时，经过老师的讲解，以及我们之前在理论课上对它的了解，才知道SMT在几乎所有的电子产品生产中都得到了广泛的应用。说实话，一开始就要我们对于这项技术的各个环节，各个部分都弄得很透，我想那是不现实的，因为这其中还有很多细节的地方，或者需要深入研究的地方，这都不是一周的时间里所能够完成的。

在对SMT生产线观摩的过程中，我有看到，它们的每一道工序，以及每一道流程具体的是什么样的，看得出来在这样的环境下工作，是需要细心、耐心、专心的，还有的工作岗位时需要有一定的技术能力以及相关知识的。此外，这次实训，我觉得老师不仅仅是在教我们怎样了解此专业，另一方面，老师也教会了我们一些职业素养，对于即将走上职业岗位的我们来说，这点是非常重要的。老师的那些话我还记得，SMT的第一步是什么呢？做完这一步接下来又该做什么呢？最后该做什么呢......一连串的问题。总之，我觉得实训是对理论知识复习的一方面，另一方面是教会我们做人做事，怎样在其位谋好其职，也是另外一个很重要的方面，此次的实训受益匪浅。

鹌鹑蛋壳外表面无菌化技术比较研究篇6

关键词:鹌鹑蛋;无菌化;比较研究

中图分类号:S851.36;TS253.7文献标识码:ADOI编码:10.3969/j.issn.1006-6500.2009.04.010

Comparative Study on Asepsis Technology for Outer Surface of Quail Eggshell

SONG Dong-liang1,2,FAN Wei-jie 1,SUO Xun2,PANG You-zhi3

(1. Department of Animal Science,Zhoukou Vocational and Technical College,Zhoukou 466002,China;2. College of Animal Medicine,China Agricultural University,Beijing 100094,China;3. College of Animal Science and Technology,Henan Science and Technology University,Luoyang,Henan 471003,China)

Abstract:The comparative studies on asepsis technology were carried out on laying quail eggs. The results showed that all methods could acquire good asepsis effect and the method which boiled the quail eggs in boiling water in an instant(3 s) and soaked them in ethanol for 1 min was the best one. And no significant effect on microbe in shell eggs and on egg quality were found by the method.

Key words: quail eggs;asepsis;comparative study

国外在鲜鸡蛋上市前均进行蛋外灭菌处理与包装,从而保证消费者和与禽蛋直接接触人员的健康和公共卫生安全。在鹌鹑蛋上市前进行蛋外消毒与加工具有同等重要意义。

国内外对鹌鹑蛋的蛋壳外表面消毒或灭菌缺少研究。鸡蛋壳外表面消毒或灭菌的方法和药品多种多样,常用甲醛、过氧乙酸、高锰酸钾、季胺、洗必钛、酒精和抗生素等喷洒、浸泡或熏蒸等。Avoq曾用60 ℃油或水浸泡鸡蛋14 min进行蛋面灭菌,瞬间热处理(沸水浸泡15 s)后的鸡蛋,不管是在5 ℃还是在21 ℃均有优秀的贮存性能[1]。杨鸿等[2]、Sakchai 等[3]和Fajarido等[4]均采用开水浸烫法处理蛋外表面。Serrano等[5]用人工感染的方法研究了X-ray射线对鸡蛋表面灭菌的效果,结果显示0.5 kGy的小剂量即可杀灭所有的蛋表面分离株。王晓英等[6]用流水冲洗禽蛋并拭干后浸泡于75%酒精的方法进行蛋外灭菌。Gast and Holt [7]在研究蛋黄膜外表的肠炎沙门氏菌是否能够进入蛋黄膜并在蛋黄中生长繁殖时,采用的是在70%乙醇中浸5 s进行蛋壳表面消毒。刘会珍、高振江[8]对鲜鸡蛋不同的蛋外灭菌方法进行了比较,认为3 s开水浸烫效果较好。对于蛋质量、蛋壳厚度及蛋壳外表面积均比鸡蛋小的鹌鹑蛋来说,可否运用上述方法进行蛋壳外灭菌尚未见报。特别是最有效的开水浸烫法,对鹌鹑蛋的蛋内细菌检测结果和蛋的品质有无影响仍需研究。为此,设计并实施了本试验。

1材料和方法

1.1材料与设备

试验材料:20点采集鹌鹑蛋128枚,放置冰箱冷藏室(4 ℃)过夜。

化学药品:过氧乙酸、甲醛、高锰酸钾、95%乙醇、无菌水、生理盐水(0.9%氯化钠注射液)。

营养琼脂(Nutrient Agar)BR:北京奥博星生物技术有限公司生产。

仪器设备:高压灭菌锅、水浴恒温振荡器、FA2004电子天平(精确度0.000 0 g,上海天平仪器厂)、普通天平(JPT-01架盘天平分度值0.1 g)、SZX-超净工作台、S-25型酸度计(上海理达仪器厂)、恒温鼓风干燥箱(1999年11月,上海跃进医疗器械厂生产)、恒温培养箱(隔水式)、0~150 mm游标卡尺、1×1标准筛、九阳电磁炉、热水锅、培养皿、烧杯、量杯、量筒、离心管、玻璃棒等其它玻璃仪器,干燥法灭菌后备用。

1.2试验方法

试验分为灭菌处理和效果评定。

1.2.1试验设计采用单因变量,单因素,8水平2个重复的方案[9]。在试验中,假设培养出的菌落数为因变量,灭菌法为试验因子,不同的灭菌法为不同的水平,设置7个水平的试验组,1个对照组。不同的组采用不同品名的灭菌用品和不同的处理方法。同一品名,也可用不同的处理方法或剂量进行试验。方案如表1。将128枚鹌鹑蛋随机分成8组。分别标记为k1、k2、k3、k4、k5、k6、k7和CK对照组,每组16枚蛋。根据表1中的计划,对蛋壳外表面做相应的处理。

1.2.2试验方法洗样制备:置样蛋于定量(60 mL)无菌去离子水中,用硬毛刷清洗,洗液用均质器振荡均匀。

洗样稀释:由于本试验除了CK对照外,都是经过灭菌处理后的蛋,所以细菌含菌量不会很高。采用3梯度稀释法,稀释、培养、计数。取10 mL蛋壳洗液,用无菌水以1∶10、1∶100和1∶1 000的倍数稀释。具体方法:从10 mL的检样中取1 mL放入灭菌试管,加9 mL无菌水稀释,摇振均匀后取出1 mL放入另一灭菌试管,同样加入9 mL的无菌水稀释,摇振均匀后待用。这样3个不同梯度即浓度为1/10、1/100和1/1 000的检样已备好。每个浓度梯度设置2个重复。

按说明书配制营养琼脂培养基。用酸度计测定pH,煮沸冷却到50 ℃待用。

制作平皿:吸取稀释液1 mL于灭菌平皿,每个稀释度做2个重复,3个稀释度共6个平皿,同时做一个不加任何样品的空白作对照。试验在超净工作台中进行。每个平皿加入15 mL 46 ℃的营养琼脂,转动平皿使其与检样混合均匀。待琼脂凝固后,翻转平皿放入培养箱培养。

细菌培养:恒温培养箱内,倒置平皿,(37±1) ℃,培养48 h。

菌落计数:菌落计数方法依照国标GB/T 4789.2-2003和参考文献[10]进行。采用肉眼观察法,记下各平板的菌落数。求出同一稀释度2个平板上的菌落数的平均数[11]。

蛋内质量测评:蛋的新鲜度检测指标为蛋黄指数,浓蛋白含量和蛋白质pH值。

蛋黄指数测定:每组中随机选出3枚鹌鹑蛋进行蛋黄指数与浓蛋白含量测定。将被检测的鹌鹑蛋横向破蛋,将蛋内容物全部倾入玻璃平皿内,用精度0.1 mm的游标卡尺测量蛋黄高度与直径,蛋黄高度与直径之比为蛋黄指数。

浓蛋白含量测定:将测过蛋黄指数的每一枚鹌鹑蛋的蛋黄去除,剩余的蛋内容物倒入1 mm×1 mm标准检验筛,静置过滤0.5 min,滤去稀蛋白,所剩蛋白即浓蛋白,浓蛋白占总蛋白的百分比即为浓蛋白含量。

蛋内微生物含量测评:按蛋壳与蛋黄分别检测,综合评定的方法进行测评。

蛋黄微生物检测:用灭菌止血钳轻击蛋的钝端,有裂纹后,再用钳的棱角将蛋的硬壳去掉,露出蛋壳膜,蛋壳剥离成圆形或近圆,直径要大于胶头吸管的最大直径。然后用灭菌吸管将蛋清移出放弃,将蛋及蛋黄膜放在无菌烧杯中,将1组的蛋黄吸完后,用均质器均质,取10 mL悬液,同前法制成3个稀释度,1组2个重复,做成6个平皿,在营养琼脂盖板上培养计数。

蛋壳及蛋壳膜粉碎法检测微生物:将吸过蛋肉(内容物)的空壳先用无菌水清洗,去除多余的蛋白质,自然风干后称取25 g,用灭菌剪刀剪碎,放于含有225 mL灭菌生理盐水的灭菌乳钵内,充分研磨并在均质器中以8 000～10 000 r/mim的速度击拍1 min做成1∶10的均匀稀释液。用1 mL的灭菌吸管吸取1∶10的样品1 mL,沿管壁徐徐注入含有9 mL灭菌生理盐水的刻度管内(注:吸管尖端不要触及管内稀释液),振摇试管,混合均匀,做成1∶100的样品稀释液。另取1支1 mL灭菌吸管,同上述操作顺序,做10倍递增样品稀释液,做成1∶1 000的样品稀释液。

根据食品卫生标准要求或对检样污染情况的估计,选择2~3个适宜的样品稀释度,分别在做10倍递增稀释的同时吸管移1 mL样品稀释液于灭菌平皿内,每个稀释度样品做两个平皿即2个重复。样品稀释液移入平皿后,应及时取46 ℃营养琼脂培养基(恒温水浴锅或恒温箱内保温)15 mL注入平皿,转动平皿混合均匀。同时,将营养琼脂培养基倾入不加任何稀释液的灭菌平皿内做空白对照。待营养琼脂凝固后,翻转平皿,置37 ℃温箱内培养48 h。

2结果与分析

2.1不同的灭菌方法处理后微生物培养结果

不同的灭菌方法处理后,均采用洗涤法对鹌鹑蛋壳外表面刷洗,并制备检样。取各组检样在营养琼脂平板上培养,培养后菌落计数结果如表2。表2显示,各种灭菌方法都能在一定程度上杀死蛋壳表面上的细菌,与对照组相比效果明显。但是无论采用哪种单独的灭菌方法均不能完全杀死细菌。刘会珍等认为最理想的浸烫法也没有达到完全杀灭鹌鹑蛋壳表面细菌的效果。而用开水浸烫与乙醇结合的方法达到了完全灭菌的效果。

2.2不同灭菌方法对蛋品质的影响结果

每个处理测得的蛋黄指数结果如表3。用SPSS 10.0 统计分析工具对蛋黄指数进行方差分析。齐次性检测结果表明:包括对照组在内的各组间差异不显著P(sig.)=0.151>0.05,蛋黄指数共同属于一个总体。F检验结果为F=1.2980.05)。即各种蛋面灭菌处理方法对蛋黄新鲜度的影响与没有处理的蛋相比差异不显著,无论是用开水浸烫或开水浸烫与酒精浸泡相结合的方法对要检测的蛋黄影响程度很小,与对照样品培养出的细菌数相比,没有差异P>0.05。浓蛋白质含量测量结果见表3。表3表明不同的灭菌方法对浓蛋白含量无显著影响。

2.3不同的灭菌方法对蛋内微生物的影响情况评定结果

对各处理中的蛋壳和蛋壳膜以及蛋黄(包蛋黄膜和蛋内容物)微生物进行了培养与细菌总数计数。结果见表4,表5。

由表4可知,不同处理方法培养出的细菌总数均值稍有差异,但与对照组相比较差异不显著,证明该处理方法对蛋内微生物的数量没有影响,蛋内检测到的微生物是蛋污染程度的真实反应,不受蛋面灭菌处理作用的影响,进而造成误差。表4显示了蛋外灭菌后,各处理对蛋黄内微生物影响情况,表6显示了蛋外灭菌后,各处理对蛋壳及壳膜中附着微生物的影响情况。由表4可知,除处理K2和K3外,其它的各处理与CK对照几乎没有差异。从表5也可以看出,K6、K7与CK极其接近,所以说K6和K7对蛋黄微生物数量影响最小。综合两者,K6、K7是较理想的蛋外灭菌处理的最佳备选方法。

3讨论和结论

3.1灭菌机理问题

煮熟禽蛋,蛋内微生物比未煮的鲜蛋少,用开水浸烫或酒精浸泡能使蛋内微生物减少,而本试验处理K7用两种方法相结合起到了更好的灭菌效果,而蛋内微生物所受影响最少这一问题值得探讨,其机理尚不清楚,也许是瞬间受热后,又在乙醇中瞬间冷却,使毫无保护措施的蛋壳外表面微生物因环境的剧烈变化更易致命,而蛋壳内的微生物因瞬间作用和蛋壳天然保护未受致命损伤的原因所致。

3.2蛋外灭菌的意义探讨

在欧洲和北美等国家将肠炎沙门氏菌病暴发和流行与蛋源沙门氏菌感染相联系以后,就积极对蛋壳外表面进行净化,各国净化的方法尽管有差异,但为确保餐桌安全,都已把蛋壳无菌化处理作为从禽场到市场不可缺少的一个重要环节。商品带壳上市前均经过一个十多道工序的加工过程,包括蛋的积聚、洗前加湿、初洗、再冼、消毒、烘干、上油、探测和照检、包装等[12]。在这些环节中使产品更安全可靠是最终目的,如果处理不当会产生负面影响,因此,消毒不仅要彻底还不能产生二次污然。用沸水瞬间浸烫和食用酒精处理应该是一个比较理想的消毒或灭菌环节,无菌水清洗、烘干、上油等程序,为消费者提供了安全的保障。从养禽场到产品出售市场多一个无菌化处理与包装过程,便形成了一个新的行业或产业,扩大了对机械设备、技术人员和产业工人的需要,满足了一大批人员的工作需求,推动了机械加工业的发展。虽然鲜蛋的无菌化处理可能会增加消费者的消费成本,但是用较少的钱换取食品安全是值得的。因此,研究方法的应用与推广具有重要意义。

3.3种蛋消毒问题

本研究所取得的消毒方法能够有效地用于蛋外消毒,对鹌鹑蛋的产品质量也没有不利影响,而本方法可否用于鹌鹑种蛋消毒值得探讨。从其对鲜蛋内微生物无影响的情况分析,本研究所取得的方法对种蛋中胚胎的生命应该是安全的。但由于研究只限于蛋用鹌鹑蛋,缺少对鹌鹑种蛋的孵化试验,因此,推广应用于种蛋消毒或灭菌前,应该进一步试验。

研究证明,用各种蛋壳外表面灭菌法均能取得好的灭菌效果,两种方法重复使用,灭菌的效果更好。瞬间热处理加乙醇浸泡相结合的方法,经过蛋壳洗涤法检测,没有检出微生物,说明两者结合的蛋外灭菌效果最好,能把蛋壳外表面全部细菌杀灭,此技术还能应用于蛋内微生物监测。同时此消毒法无害无残留,对消费者没有不良影响,是商品鲜蛋进入流通环节前无菌化处理的理想方法,为鹌鹑蛋乃至其它禽蛋进入流通领域前的加工工艺提供了核心技术。对于切断蛋源性病原,保证公共卫生安全和新产业的形成及扩大就业具有重要意义。

参考文献:

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[3] Sakchai H, Hans R. Salmonella enteritisis implications for egg testing[J]. International Journal of Food Microbiology,1999,49:161-167.

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[8] 刘会珍,高振江.鲜壳蛋蛋壳灭菌处理与鲜壳蛋保鲜效果对比研究[J].食品工业科技,2005(9):162-164.

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[10] 李松涛.食品微生物学检验[M].北京:中国计量出版社,2005:198-201.

[11] 杜连祥,路福平.微生物学试验技术[M].北京:中国轻工业出版社,2005:113.

等离子体表面改性技术篇7

以聚乙烯 (PE) 和聚丙烯 (PP) 为主的聚烯烃为例, 目前世界上年产量高达7600余万吨, 占合成树脂及塑料总产量的47%, 居世界合成树脂产量的首位, 已成为世界上最重要、应用最广泛的合成高分子材料。但因其极性小、表面能低, 是一类难粘材料, 在印刷、涂复、粘合、复合等方面均有界面粘合性差的问题, 并难于用常规化学方法改性。利用高效、简便、气氛可调、低成本和环境友好的大气压放电等离子体技术, 在可控处理条件下, 在聚烯烃分子链上引入极性基团或功能性基团, 从而改善与金属、非金属材料和填料的相容性, 是大品种聚烯烃改性的简便、高效、增容的新途径。

聚甲醛 (POM) 是以[-CH2-O-]为主链, 无支化、高熔点、高密度、高结晶热塑性的工程塑料, 具有很高的强度和刚度、表面坚硬、尺寸稳定性好、优秀的耐蠕变性、耐疲劳性、固有润滑性、耐磨损性和耐化学药品性等, 是工程塑料中最接近金属的品种, 可用以代替铜、铝、锌等有色金属及合金制品。其产量位居五大工程塑料中的第三位, 仅次于聚酰胺 (PA) 和聚碳酸酯 (PC) 。POM填充、共混是改善其性能, 实现材料高性能化、功能化的重要手段, 但POM分子链规整无极性, 分子链上没有可反应的基团, 且处于较高的结晶化状态, 同其它物质间相容性较差, 采用一般的方法在其大分子上接枝反应性官能团易引起树脂的过度分解, 因此POM是最难实现合金化的树脂。采用常压低温等离子体技术对POM进行表面改性, 通过在其分子链上引入极性基团或功能性基团, 改善POM同各种添加剂及其它聚合物的界面相容性、分散性, 大幅度提高界面粘合强度和力学强度, 从而提高材料的整体性能, 实现高性能化和功能化。等离子体是一种含有离子、电子、自由基、激发的分子和原子的电离气体, 常用于高分子合成、界面反应的是低温等离子体, 其气态离子、分子温度和环境温度相同, 约102K, 电子温度较高, 约104-105K。当等离子体撞击材料表面时, 其中的电子、离子、原子、分子将自身能量传递给材料表层分子, 与材料表面相互作用, 产生表面反应, 使表面发生物理化学变化而实现表面改性。相对于化学方法和射线辐照方法, 采用大气压下放电等离子体技术用于高分子材料改性具有如下特点:

1) 反应温度低, 可避免聚合物表面损伤。

2) 避免了刻蚀、溶剂和温度, 它们是其它技术应用的局限性。

3) 根据材料性能特点, 采用不同的气体介质, 等离子体可参与或不参与材料表面化学反应, 即非反应型和反应型等离子体技术, 对材料最终表面化学结构和性质提供了更可控制性, 具有更高效率。

4) 可采用各种气体组合, 提供丰富的化学反应活性物质并具有较高的反应活性, 所得表面化学强列依赖于等离子体所用气体和剂量, 可显著提高PE、PP等表面能, 产生更润湿的表面。

5) 等离子体表面接枝是仅限于表面几个纳米深度的变化, 而不会影响材料本体性质, 可实现表面功能化。

6) 可保持材料表面长期的润湿性、稳定性, 减少表面分子降解和亲水退化效应。

7) 可对高分子材料实现等离子聚合、接枝和表面改性。

等离子体技术实现以上特点将会使高聚合物材料得到广阔的新应用。而且等离子体技术以极快的速度向新的应用领域渗透。如等离子体灭菌、室内空气净化、处置危险废物等等。这必将确立该技术在国民经济建设中的重要地位与作用。

联系人:孟月东

单位:中国科学院合肥物质科学研究院院地合作处

螺纹表面检测技术研究篇8

一、螺纹表面图像检测技术分析

利用图像进行螺纹分析检测的方法, 和传统的方法相比具有许多优势, 采用图像分析的方法进行螺纹的检测, 分析对照得到的检测图像, 可以方便、智能的完成螺纹的检测。螺纹图像分析检测技术是一种非接触式的螺纹检测, 可以方便的实现螺纹检测的自动化, 大大的提高了螺纹检测的效率。螺纹图像分析检测通过采用高精度的摄像探头和图像处理设备, 可以大大的提高图像的检测精度, 而且随着设备性能的不断改善, 监测的精度将会不断的提高。由于螺纹图像检测技术是一种非接触式检测, 不会将检测设备和螺纹直接接触, 避免了现场检测人员长期工作的危险环境中, 提高了螺纹检测的安全性, 同时为螺纹检测的自动化奠定了基础。螺纹图像检测技术和计算机是共同使用的, 螺纹检测的结果可以直观的在计算机上显示并存储。利用计算机对螺纹监测的结果进行分析, 得到螺纹检测结果的统计分布规律, 从而得出规律性的螺纹缺陷分析结果, 为企业提高螺纹的质量提供依据。利用图像分析技术进行螺纹表面缺陷的检测, 不需要和螺纹直接接触, 避免了探头和螺纹的接触损坏, 同时螺纹图像分析检测技术的适用范围广, 可以适用于各种型号和尺寸螺纹的检测, 通用性强, 特别是对于较小螺纹的检测具有非常好的效果。螺纹图像分析检测技术可以方便的实现监测的自动化, 提高了螺纹检测的速度和效率, 而且可以再计算中进行相应的监测结果数据处理。因此, 螺纹图像分析检测技术具有广阔的应用前景。

螺纹图像分析检测技术中, 螺纹的图像采集系统是螺纹检测的非常重要的环节, 如果螺纹图像的采集质量不高, 会直接影响到螺纹检测结果的正确性。螺纹的图像采集系统主要包括图像采集相机、光源、镜头、机械控制部分、计算机等部分。镜头安放在图像采集相机的最前端, 镜头的功能就是保证螺纹的图像能够显示在光学传感器的表面, 因此需用合理的镜头是保证螺纹质量的重要环节。螺纹图像的分析检测系统中, 如何将螺纹的图像在环境中更加凸显出来, 而将环境中的其他部门减淡是非常重要的, 合理的选择光源和照射方式就可以很好的做到这一点。低角度照明方式, 光线的照射角度较低。当入射光照射到镜面后, 在镜子的视野范围内不能看到入射光光源, 这种照明方式被称作低角度照明。在低角度照明的过程中, 螺纹图像的背景为黑色, 而螺纹图像则为白色, 这样就可以很好的突出螺纹的外形轮廓和凹凸细节, 对于表面有突起或者纹理的物体, 一般情况下要采用低角度的照明方式, 螺纹表面图像分析检测技术中, 光源的照明方式采用的是低角度的照明方式。

二、螺纹表面图像分析检测处理技术

当螺纹图像采集系统得到螺纹的图像后, 螺纹的图像会被存储到计算中, 如何利用有效快速的方法将螺纹图像处理, 并且得到准确的分析结果是非常重要的。一般螺纹表面检测图像的处理步骤包括, 首先将螺纹的图像进行相应的变换, 利用图像处理算法, 将图像中高功率的部分抑制, 再完成螺纹图像的反变换, 通过设定图像缺陷的临界值, 将得到螺纹缺陷值和临界值相对比, 从而得到了存在缺陷的螺纹图像。在图像的处理中, 处理的原则就是首先要将目标图像的信息增强, 将背景的信息减弱, 然后再将螺纹表面缺陷信息增强, 通过和缺陷临界值的对比, 得到存在缺陷的螺纹图像信息。傅里叶变换的方式是一种常用的图像增强的方法, 作为一种频率域的变换法方法, 傅里叶变化将空间的数值变成频率的数值, 以频率的方式表现, 这种频率上的图像提取方式要比空间上的提取方式更为简单, 而且大大的减小了工作量, 螺纹检测的图像经过傅里叶变换后, 得到的图像将会以频率谱值的方式呈现, 形成以中心点发散或者是环形分布的特征, 得到该特征之后, 再经过一定的滤波处理就可以得到增强后的螺纹监测图像。在螺纹表面图像的处理中, 为了更加突出的表现螺纹的缺陷部分, 而将不需要的特征淡化, 需要进行螺纹缺陷部分信息的增强工作。螺纹图像中螺纹的缺陷是傅里叶变换中的低功率部分, 而螺纹的其他背景特征是傅里叶变换中的高功率部分, 因此在数据处理的过程中, 应当将傅里叶变换中的高功率部分抑制, 不断的增强傅里叶变换中的低功率部分, 其中霍夫变换的方法就可以很好的实现这一点, 从变换的直方图中就可以得到图像中高功率部分和低功率部分, 从而寻找出螺纹的缺陷部分。

结束语

螺纹作为一种通用的连接部件, 其质量直接关系到设备的稳定性和安全性, 因此需要不断的加强螺纹表面检测技术研究, 及时检测出存在缺陷的螺纹, 并采取相应的措施。螺纹表面缺陷的图像检测技术, 不需要和螺纹直接接触, 避免了探头和螺纹的接触损坏, 同时螺纹图像分析检测技术的适用范围广, 可以适用于各种型号和尺寸螺纹的检测, 通用性好, 特别是对于较小螺纹的检测具有非常好的效果。在图像的处理中, 处理的原则就是首先要将图像的背景信息减弱, 然后再将螺纹表面缺陷信息增强, 然后通过和缺陷临界值的对比, 得到螺纹表面缺陷的图像信息。傅里叶变换是一种常用的图像增强的方法。通过研究为提高螺纹表面检测的质量和效率奠定了基础。

摘要：螺纹被广泛的应用到机械、石油、化工等行业中, 承担着各个部件的连接、固定等作用。如果螺纹表面存在缺陷会严重影响到螺纹的机械性能, 容易导致螺纹的失效, 造成各种各样的安全隐患。因此要不断的加强螺纹表面检测技术研究, 及时高效的发现螺纹表面的缺陷, 避免缺陷螺纹的使用。文章通过调研研究, 分析了螺纹检测技术的方法现状, 开展了高效螺纹表面检测技术的研究。通过研究对于提高螺纹表面检测的效率和准确性具有重要的意义。

关键词：螺纹,表面检测,现状,缺陷,效率

参考文献

[1]左建中, 刘峰, 张定昭.机器视觉技术在螺纹检测中的应用[J].机械设计与制造.2006, (004) :113-114.

赚钱好门路表面新技术篇9

金属镀膜液本中心研制成功环保型金属镀膜液, 经国家环保检测,无毒、无味、无三废排放。每吨成本千元左右,镀膜7-11元/平方米。结合强度350-450MPA。镀膜光亮如镜、自润滑性好,抗酸、碱、盐腐蚀性特棒! 广泛用于航空、交通工具、电力、矿山、标碑、铸造、模具等行业,投资千元即可建厂,年产200吨,镀1平方米增值50元。转让技术。

山东省莱州市府前科技中心

地址:( 261400) 莱州市府前街212号市文化宫办公楼

模具型腔及表面加工处理技术篇10

模具是制造业中不可或缺的特殊基础装备, 主要用于高效大规模生产的工业产品及相关零部件等, 是装备制造业的重要组成部分。模具工业被形象地喻为“工业基石”, 说明了模具工业所处的地位, 也表明了模具在社会发展中的显要位置。

众所周知, 模具表面的任何缺陷都会被复制到模具制品的表面, 因此模具材料本身的纯净度对模具产品的质量具有重要意义。现代工业对模具的精密程度要求越来越高, 精密模具镜面抛光日益成为研究的重点。模具的精密程度不仅取决于模具表面抛光设备和技术的发展, 而且还受模具材料的制约, 因此, 模具材料的研究也越来越受到重视。型腔图案和文字可以使塑料件锦上添花, 提高塑料美观与使用效果。研究人员还对模具热处理, 电镀方法等进行了许多研究, 得出一系列模具型腔及表面加工技术, 以延长模具寿命, 提高模具的性能。

2模具表面强化

塑料模工作条件恶劣, 易磨损、易腐蚀, 制造成本高, 因此塑料模寿命是生产中关键问题。为了强化塑料模表面, 研制了膏型多元金属共渗剂, 通过化学热处理工艺来改变45钢表面化学成分, 提高模具表面综合性能。

通过实验, 对各种膏剂配方进行分析对比, 优化最佳配方及工艺。发现塑料模具用45钢采用膏剂复合渗工艺, 使钢的表面获得较高的硬度、耐磨性和较好的耐腐蚀性, 可以取代价格昂贵的耐腐性合金钢。此方法与其它类似工艺相比, 具有工艺简单、操作方便、成本低、适用性广等特点。含硼复合渗是一种对工件表面进行的化学热处理技术, 其目的是获得硼化物层。化学热处理是一种通过改变工件表层化学成分来提高其耐磨性、抗咬合性、疲劳强度、接触疲劳强度、抗高温氧化性能、抗腐蚀性能及其它力学、化学或物理性能的热处理技术。化学热处理的工艺特点是, 在工件与特定介质接触的条件下, 把它加热到适宜的温度进行保温, 使介质中产生某种或某几种元素的原子被工件吸收, 并向工件内部扩散 (渗入) , 从而使其获得一定厚度的表层化学成分及组织发生变化。

3模具表面抛光

塑料制品的不断增长对模具刚腔表面提出了镜面光洁度的高要求。其中, 对可抛光性要求最高的是光学镜头制件。除此之外, 高的表面光洁度也还有以下几个优点:1易于将塑料制件从模具上顶出;2减小了局部腐蚀的危险性;3减小了由于局部过载而产生的裂坟或脱落。模具型腔通常采用铣削, 电火花加了或冷挤加工。如果所要求的表面光洁度非常高, 铣削后的表面再以粗磨, 精磨和抛光的加工步骤。电火花加工后, 一般也需要再精磨和抛光, 冷挤表面只需在热处理后抛光即可。必须强调, 磨削是有效的抛光工作的基础, 磨削将粗加工时留下的刀痕去除, 得到几何形状正确的加工表面, 有利于油石抛光过程。

4表面孔洞

为了减少冶金缺陷对模具钢材抛光质量的影响, 提高模具表面精度, 根据其成因可采取如下一些相应的措施: (1) 采用合适的脱氧工艺和高质量的耐火材料以减少外来非金属夹杂物的进人。 (2) 加强冶炼过程中的脱氧工艺操作。保证一定的脱碳量和脱碳速度, 形成一个沸腾良好的熔池, 以有利于非金属夹杂物的上浮及排除。 (3) 加强脱氧剂的种类、用量及加入方法的管理, 降低外来非金属夹杂物的大小和数量。 (4) 对于难以避免的外在原因所形成的较大尺寸硅酸盐类夹杂物, 可进行变性处理, 使有害的硅酸盐夹杂物较为分散和均匀, 从而改善钢材的抛光质量。

5表面凸痕

为了减少非金属夹杂对模具钢材抛光性能的影响, 提高模具表面精度, 可根据来源采取如下一些相应的措施: (1) 提高模具钢材的原材料纯洁度, (2) 提高浇注系统的内在质量和改善浇注工艺, (3) 增大钢液的冷却速度 (4) 通过控制好出钢时的脱氧操作及挡渣操作防止钢包下渣、采用保护浇注防止二次氧化、采用炉外精炼技术、使用大容量中间包使夹杂物充分上浮、采用合适的保护渣、高质量的耐火材料等方法减少CaO—SiO2一Al2O3类外来非金属夹杂的来源。

6型腔表面花纹

型腔的花纹图案及文字的制作可使塑件锦上添花, 提高塑件外观的美观与宣教效果, 加工这些带花纹的半硬泡沫塑料制件, 需要通过模具的表面腐蚀处理工艺来完成。这种在模具表面上的腐蚀处理工艺流程是:1照相 (按标准样件照相) ;2翻版 (制反底版) ;3喷涂感光胶;4感光;5显影。6固化;7修模;8防腐;9腐蚀;10冲洗、防锈。

7锌基合金模具电镀铬

综上所述, 锌基合金模具施行电镀后其经济效益是明显的。一般钢制模具电镀后, 其寿命可提高3~5倍, 对于锌基合金由于电镀后表面质量提高的更多, 其寿命也可提高更多。

在锌基合金塑料模具上施行电镀的主要目的就是为了提高模具的寿命。国外为了提高锌基合金模具的寿命已采用了电镀方法, 而且经济效果是显著的。在国外为了提高模具寿命即使钢模也广泛采用电镀工艺。现就电镀后的模具表面质量分析如下: (1) 耐磨性能。模具失效的主要原因是尺寸精度超差。注射塑料时, 造成型腔表面的磨损, 当磨损引起制品的尺寸超差时模具便报废了。锌基合金的硬度为HB120一130, 电镀硬铬的硬度为HV800~1000, 镀层的硬度比原基体提高4~7倍。硬度是决定耐磨性能的主要指标。由于硬度的提高, 耐磨性能相应成倍提高, 而且模具表面不易划伤。电镀硬铬的耐磨性能与淬火碳工钢相近, 这已被许多生产实践所证实。 (2) 耐腐蚀性能。锌基合金是两性金属, 酸碱对它腐蚀都很严重。而铬镀层在碱、硝酸、硫化物、碳酸盐及大多数的气体与有机酸中都有很高的化学稳定性。因此, 镀铬层的耐腐蚀性能远远高于原基体的耐腐蚀性能。 (3) 塑料与铬镀层的摩擦系数比塑料与锌基合金的摩擦系数低, 且镀层有不易浸润粘附的特征, 使得塑料成型容易, 并使制品脱模容易。 (4) 铬镀层有漂亮的光泽, 这种光泽反映到塑料制品上, 提高了产品的竞争能力。综上所述, 锌基合金模具施行电镀后其经济效益是明显的。一般钢制模具电镀后, 其寿命可提高3~5倍, 对于锌基合金由于电镀后表面质量提高的更多, 其寿命也可提高更多。

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